CN101783228A - 插件式滤波电感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插件式滤波电感器，包括导磁体和漆包线线圈，所述线圈包括主体和延伸部，所述导磁体与线圈之间为一体成型结构，构成所述导磁体的材料紧密填充于所述主体的内部、并紧密包覆于所述主体的外部；所述延伸部伸出到所述导磁体外部形成该电感器的电极；所述线圈具有N层缠绕结构，所述N为大于零的正整数。本发明还涉及一种插件式滤波电感器的制造方法，包括制备线圈和构成导磁体的粉料、将线圈和粉料压铸以形成电感器的步骤。本发明的插件式滤波电感器及其制造方法，电感器的电气性能优良，生产效率高，产品性能的一致性好。

Description

插件式滤波电感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电感器，更具体地说，涉及一种插件式滤波电感器及其制造方法。

背景技术

现有插件式滤波电感器的主要构成部件是线圈和导磁体，其中的导磁体可以是磁芯、铁芯或铜芯。现有的插件式滤波电感器产品中，导磁体102的形状通常为圆柱形(如图1)、工字形、环形(如图2)等；漆包线被绕制于导磁体102的外面以形成线圈103，线圈103的末端有两个电极105或多个电极105，然后用胶水101将线圈103与导磁体102相粘接，构成如图1所示的圆柱形插件式滤波电感器，或者，用胶水101将线圈103和导磁体102一起粘接到底座106上，电极105从底座106下面伸出，构成如图2所示的环形插件式滤波电感器；上述三种插件式滤波电感器的共同特征是：线圈绕制于导磁体102的外部。

上述现有插件式滤波电感器中，线圈与导磁体不是一体成型的构造，无法紧密结合，而且，上述插件式滤波电感器的线圈的层数只有一层，从而会造成电感值偏低、滤波效果差、抗直流饱和特性差、容易受到电磁干扰等电气性能差问题。另外，这种电感器，其线圈通常是以人工方式绕制在导磁体上的，此类传统加工方法的生产效率低、且无法保证产品性能参数的一致性。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于，针对现有技术的上述电感器的电气性能差，制造效率低的缺陷，提供一种插件式滤波电感器。

本发明要解决的技术问题之二在于，针对现有技术的上述电感器的电气性能差，制造效率低的缺陷，提供一种插件式滤波电感器的制造方法。

本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种插件式滤波电感器，包括导磁体和漆包线线圈，所述线圈包括主体和延伸部，所述导磁体与线圈之间为一体成型结构，构成所述导磁体的材料紧密填充于所述主体的内部、并紧密包覆于所述主体的外部；所述线圈具有N层缠绕结构，所述N为大于零的正整数；所述延伸部伸出到所述导磁体外部形成该电感器的电极。

在本发明所述的插件式滤波电感器中，在同一个导磁体内有至少两组独立绕制线圈的主体，所述至少两个线圈的延伸部均从所述导磁体的底面伸出，形成插件式电感器的至少四个电极。

在本发明所述的插件式滤波电感器中，所述电极上焊接有与导磁体紧贴的电极端片。

在本发明所述的插件式滤波电感器中，所述延伸部为扁平结构，分别从所述导磁体的相对两侧面伸出，并分别被弯折至紧贴所述导磁体的底面。

本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：提供一种插件式滤波电感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)、根据要制造的电感器的电气特性制备漆包线线圈，制备时使所述线圈具有N层缠绕结构，所述N为大于零的正整数；并制备用于构成导磁体的粉料；

(2)、将所述线圈的主体放入一个压铸腔中，所述线圈的延伸部则伸出到所述压铸腔外；

(3)、在所述压铸腔中加入所述粉料，并进行压铸处理，使所述粉料紧密填充于所述主体的内部、并紧密包覆于所述主体的外部；所述延伸部伸出到由所述粉料压制而成的导磁体的外部并形成该电感器的电极；

(4)、从所述压铸腔中取出所述电感器坯件，然后再进行烘烤处理。

在本发明所述的插件式滤波电感器的制造方法中，在所述步骤(1)中，按以下步骤制备所述粉料：

(101)、根据要制造的电感器的电气特性，选取相应比例的高磁通合金磁粉、低磁通合金磁粉；

(102)、在这两种合金磁粉中加入绝缘剂及稀释剂以进行绝缘处理，其中将混合材料充分搅拌均匀，再置入烘烤炉中进行烘烤，使绝缘剂得以完全硬化并在合金磁粉表面形成一层绝缘膜；

(103)、在经过上述绝缘处理的混合材料中加入环氧树脂，充分搅拌使其成为泥糊状；

(104)、利用造粒机进行造粒处理，再用筛粉机过筛，以生成微细颗粒；

(105)、将通过造粒处理后的混合材料置入烘烤炉进行烘烤，并于烘烤完成后将润滑剂加入该其中，混合均匀，即可得到所述用于构成导磁体的粉料。

在本发明所述的插件式滤波电感器的制造方法中，在所述步骤(101)中，所述两种合金磁粉均由羰基铁粉制成，其中高磁通合金磁粉的颗粒大小为7μm～9μm，低磁通合金磁粉的颗粒大小为3μm～5μm；

在所述步骤(102)中，所述绝缘剂为聚酯树脂，所述稀释剂为丙酮，烘烤时的温度为100℃～150℃，时间为90～120分钟；

在所述步骤(104)中，生成的微细颗粒大小范围在38μm～48μm之间；

在所述步骤(105)中，所述润滑剂为硬脂酸锌，烘烤时的为温度100～120℃，时间为30～40分钟。

在本发明所述的插件式滤波电感器的制造方法中，在所述步骤(4)中，进行烘烤时的温度为100℃～120℃，时间为60～90分钟。

在本发明所述的插件式滤波电感器的制造方法中，在所述步骤(2)中，在同一个压铸腔内装有至少两组独立绕制线圈的主体；经过所述步骤(3)、步骤(4)，制成具有至少四个电极的插件式滤波电感器。

在本发明所述的插件式滤波电感器的制造方法中，在所述步骤(1)中，包括将线圈的两个延伸部由圆形压制成扁平状，得到具有扁平电极的线圈的步骤；所述步骤(4)中包括将所述电极被弯折至紧贴所述导磁体的底面，在电极上焊上电极端片的步骤。

由于采取了上述技术方案，本发明的插件式滤波电感器及其制造方法具有以下优点：

(1)、构成导磁体的粉料紧密填充了线圈主体的内部、并紧密包覆于线圈主体的外部；与传统电感器相比紧密度高得多，并且为封密式结构。

(2)、导磁体会形成封闭式的磁路结构，磁力线被限制在导磁体内部，所以对环境的电磁干扰会比传统电感器小得多。

(3)、可最大化地使用其导磁体空间，所以其体积可做得比传统电感器小，具有小型化的优势。

(4)、由于导磁体的完全填充，所以能在使用较少漆包线线圈的情况下达成同样电感值的要求，也就是可以降低线圈的圈数；当然也可采用多层缠绕结构的线圈，使电感器的电感值较大，滤波效果更好，而且其直流内阻特性会比传统电感器小。

(5)、本发明电感器能在高达100兆赫的频率下有效运作。

(6)、本发明电感器为一体成型的整体结构，不需要人工绕制线圈，可提高生产效率，并保证产品性能的一致性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有的圆柱形插件式滤波传感器的结构示意图；

图2是现有的圆环形插件式滤波电感器的结构示意图；

图3是圆形漆包线线圈的结构示意图；

图4是扁平漆包线线圈的结构示意图；

图5是圆形两组漆包线线圈的结构示意图；

图6是具有多层缠绕结构的漆包线线圈的结构示意图；

图7是具有多层缠绕结构的漆包线线圈的剖视图；

图8是具有多层缠绕结构的漆包线线圈的俯视图；

图9是具有多层缠绕结构的漆包线线圈的外部结构示意图；

图10是将圆形漆包线线圈的两个延伸部加工为扁平电极的示意图；

图11是本发明一个优选实施例中插件式滤波电感器的制造流程示意图；

图12是本发明的插件式滤波电感器的内部结构示意图；

图13是本发明的插件式滤波电感器的外部结构示意图；

图14是本发明的一个优选实施例中有两组漆包线线圈的插件式滤波电感器的制造流程示意图。

具体实施方式

本发明的插件式滤波电感器包括导磁体和漆包线线圈，其中，线圈包括主体和延伸部，所述导磁体与线圈之间为一体成型结构，构成所述导磁体的材料紧密填充于所述线圈主体的内部、并紧密包覆于所述线圈主体的外部；所述线圈的延伸部伸出到所述导磁体外部形成该电感器的电极，所述电极上焊接有与导磁体紧贴的电极端片；所述线圈具有N层缠绕结构，所述N为大于零的正整数。详细的制造流程及产品结构，详见下文。

一、导磁体粉料的制备

本发明中的其中的导磁体主要由两种合金磁粉组成(高磁通合金磁粉、低磁通合金磁粉)，通常还含有绝缘剂(聚酯树脂Polyester resin)、环氧树脂(Epoxy)、以及润滑剂(例如硬脂酸锌)等材料。其中，两种合金磁粉均由羰基铁粉(Carbonyl Iron Powder)制成，不同的是高磁通合金磁粉的颗粒大小为7μ～9μm，而低磁通合金磁粉的颗粒大小为3μm～5μm。

由于两种合金磁粉的颗粒大小不相同，原则上，颗粒大的，其导磁率高、铁损较大、应用频率较低；反之，颗粒小的，其导磁率低、铁损较小、应用频率较高。因此，利用上述的特性，适当调整两种合金磁粉的混合比例，即可制成具有电子产业所需求的最佳电气特性电感器。测试表明，本发明所制成的电感器的导磁率比传统电感器高出约1.5～3倍，而其耐电流特性则可提升约30～40％。

具体制造时，先取上述的两种合金磁粉，并根据所需的电气特性当调整其相关比例；例如，对于10微亨(uH)以上的电感值，取粉料时，高磁通合金磁粉占80％，低磁通合金磁粉占20％；对于10微亨(uH)以下的电感值，取粉料时，高磁通合金磁粉和低磁通合金磁粉各占50％。

然后在这两种合金磁粉中加入绝缘剂及稀释剂以进行绝缘处理，具体是将这些混合材料经充分搅拌均匀后，再置入烘烤炉中，烘烤温度100℃～150℃，烘烤时间90～120分钟，使绝缘剂得以完全硬化并在磁粉表面形成一层绝缘膜，其中的稀释剂采用丙酮(Acetone)。

然后，在经过上述绝缘处理的混合材料中加入环氧树脂(Epoxy)，充分搅拌使其成为泥糊状。

利用造粒机进行造粒处理，再用筛粉机过筛，以生成微细颗粒，颗粒大小范围在38μm～48μm之间，其目的是在成型时令这些材料具有所需流动性的需求。

再将该通过造粒处理的混合材料置入烘烤炉，烘烤温度100～120℃，烘烤时间30～40分钟，并于烘烤完成后将硬脂酸锌润滑剂加入该混合材料中，混合均匀，即可得到用于构成导磁体的粉料。

具体制造时，设已取的两种合金磁粉为100公斤，则在后续步骤中，需加入的绝缘剂为50～60公斤、稀释剂为100～120公斤、环氧树脂为40～50公斤、润滑剂为0.3～0.5公斤。

二、漆包线线圈的制备

图3所示的是已制备完成的一组圆形漆包线线圈A1，该线圈的两个延伸部是朝同一方向延伸的。

图4所示为一个扁平漆包线线圈A2。该线圈中漆包线的断面为扁平结构，其中间段形成环形线圈主体，两端则分别向环形线圈主体的外侧延伸，形成两个延伸部。

图5所示是已制备完成的两组圆形漆包线线圈A3，该两组线圈的四个延伸部是朝同一方向延伸的。该线圈A3可用于制造在同一个导磁体内有至少两组独立绕制线圈主体的插件式滤波电感器，参见下文中对图14的说明。

图6所示是已制备完成的具有N层缠绕结构的漆包线线圈A4，N为大于零的正整数。图6中，N等于3，即漆包线线圈A4的层数为3层。这种具有多层缠绕结构的漆包线线圈A4，适用于制造电感值较大的主要用于电源滤波的电感器。

图7所示是具有N层缠绕结构的漆包线线圈A4的剖视图。线圈A4的各层之间相连续缠绕，每层线圈均为螺旋状。

图8所示是具有N层缠绕结构的漆包线线圈A4的俯视图。图8中，线圈A4的层数为3，每层线圈均为螺旋状，且其最内层的线圈部分的内径为A。

图9所示是具有N层缠绕结构的漆包线线圈A4的外部结构示意图。图9中，线圈A4的漆包线绕成多层螺旋状，其漆包线的直径为B，其两个电极之间的距离为C，从最内层线圈引出的那个延伸部的长度为D。

图10所示是将圆形漆包线线圈的两个延伸部加工为扁平电极的示意图，其中先将圆形漆包线线圈原型B1置于一下模具中B3，并予以固定；随后，可移动的上模具B2施压于下模具B3，进而将圆形漆包线线圈(B1)的两个延伸部由圆形压制成扁平状断面，也就是加工为扁平电极；最后得到具有扁平电极的线圈B4。

三、插件式滤波电感器的制造

本发明一个优选实施例中，插件式滤波电感器的制造流程如图11所示，图中的大箭头方面示出了加工的顺序，即第一行从左至右、转到第二行从右至左、再转到第三行从左至右。其中，先将该漆包线线圈A1置入下模具D1中，该线圈度的两个延伸部分别被固定在可移动模棒柱体D2的两个插孔中；然后加入经前述步骤制备好的导磁体粉料I1(显然，实施时，也可将线圈A1替换为图10中的线圈B4)。

通过可移动的下方模棒柱体D2、以及上方模棒柱体D3进行加压，实施上、下均衡压铸，将导磁体粉料I1、扁平漆包线线圈A1压铸成一完整的插件式电感器坯件整D4；然后取出插件式电感器坯件整D4。

然后，再将该压铸完成的插件式电感器D4置入一烤炉，烘烤温度100℃～120℃，烘烤时间60～90分钟，即可得到成品的插件式电感器D5。

由上述实施例可以看出，其中，由模具D1、D2、D3围成压铸腔；同样，线圈的主体在压铸腔内，线圈的延伸部则伸出到压铸腔外构成电极。

此外，在另外的实施例中，也可以进一步将所述电极(采用图10中的具有扁平电极的线圈B4则较佳)弯折至紧贴所述导磁体的底面，在电极上焊上电极端片(图11中未画出电极端片)，以便于将电感器焊接到需要电极端片的电路板上。

图12示出了成品的插件式滤波电感器的内部结构示意图。插件式滤波电感器包括由导磁体粉料压铸成形的导磁体102以及与之一体化成型的线圈103，线圈103的末端的为电感器的电极105。

图13示出了成品的插件式滤波电感器的外部结构示意图。插件式滤波电感器的电极105暴露在导磁体102之外，便于进行插件式焊接安装。

由上述实施例可以看出，其中，由模具D1、D2、D3围成压铸腔；线圈的主体在压铸腔内，线圈的延伸部则伸出到压铸腔外；然后在所述压铸腔中加入粉料并进行压铸处理，使粉料紧密填充于主体的内部、并紧密包覆于主体的外部；延伸部伸出到由粉料压制而成的导磁体的外部形成电感器的电极。

显然，在实施时，也可将上述实施例中的线圈A1替换成图6至图9所示的具有N层缠绕结构的线圈A4或者图4、图5中的线圈A2、A3，则可得到本发明的另外的优选实施例。采用具有多层缠绕结构的线圈A4，则线圈匝数多，电感值大，则得到的插件式滤波电感器的电感值也更大，适合在需要对电源进行滤波等场合使用。

四、含两组线圈的插件式滤波电感器的制造

本发明一个优选实施例中，具有两组漆包线线圈的插件式滤波电感器的制造流程如图14所示，其过程与前述单线圈插件式滤波电感器的过程相同，区别在于具有两组独立的线圈，从而有四个延伸部形成的电极。

其中，由模具E1、E2、E3围成压铸腔；同样，线圈A3的主体在压铸腔内，线圈的延伸部则伸出到压铸腔外，将上述延伸部弯折使之与导磁体底面紧贴。然后将电极端片焊接到上述延伸部形成的电极，压铸得到插件式滤波电感器坯件整E4，再经过烘烤处理。即可得到成品的插件式共模滤波电感器E5。

本发明的电感器及其制造方法并不限于上述的具体实施例，还可在本发明技术方案的基础上根据需要作相应的改动。由上述具体实施例可以看出，本发明的电感器及其制造方法具有以下优点：

(1)、导磁体的粉料紧密填充了线圈主体的内部、并紧密包覆于线圈主体的外部；与传统的圆柱形插件式电感器(如图1)、工字形插件式电感器或环形插件式电感器(如图2)相比，本发明的电感器的紧密度高得多，并且为封密式结构。

(2)、漆包线线圈完全被粉料制成的导磁体所包覆，所以会形成封闭式的磁路结构；这使得电感器的磁力线被限制在导磁体内部，所以对环境的电磁干扰会比传统电感器小得多。

(3)、本发明电感器为一体成型结构，可最大化地使用其导磁体空间，所以其体积可做得比传统电感器小，具有小型化的优势。

(4)、本发明的电感器中，由于导磁体粉料的完全填充，所以能在使用较少漆包线线圈的情况下达成同样电感值的要求，也就是可以降低线圈的圈数；当然也可采用多层缠绕结构的线圈，使电感器的电感值较大，滤波效果更好，而且其直流内阻特性会比传统电感器小。测试表明，本发明电感器的直流内阻比传统电感器降低约10～30％。

(5)、本发明电感器的导磁体采用高绝缘阻抗(在电压200V的测试条件下，超过100兆欧姆)的导磁体粉料所制成，该电感器不会在表面粘着线路之间产生传感路径，所以该电感器能在高达100兆赫的频率下有效运作。

(6)、本发明电感器为一体成型的整体结构，不需要人工绕制线圈，可提高生产效率，并保证产品性能的一致性。

(7)、本发明电感器还具有功率损耗小、温升低等优点。

Claims (10)

1.一种插件式滤波电感器，包括导磁体和漆包线线圈，所述线圈包括主体和延伸部，其特征在于，所述导磁体与线圈之间为一体成型结构，构成所述导磁体的材料紧密填充于所述主体的内部、并紧密包覆于所述主体的外部；所述线圈具有N层缠绕结构，所述N为大于零的正整数；所述延伸部伸出到所述导磁体外部形成该电感器的电极。

2.根据权利要求1所述的插件式滤波电感器，其特征在于，在同一个导磁体内有至少两组独立绕制线圈的主体，所述至少两个线圈的延伸部均从所述导磁体的底面伸出，形成插件式电感器的至少四个电极。

3.根据权利要求1所述的插件式滤波电感器，其特征在于，所述电极上焊接有与导磁体紧贴的电极端片。

4.根据权利要求1所述的插件式滤波电感器，其特征在于，所述延伸部为扁平结构，分别从所述导磁体的相对两侧面伸出，并分别被弯折至紧贴所述导磁体的底面。

5.一种插件式滤波电感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、根据要制造的电感器的电气特性制备漆包线线圈，制备时使所述线圈具有N层缠绕结构，所述N为大于零的正整数；并制备用于构成导磁体的粉料；

(2)、将所述线圈的主体放入一个压铸腔中，所述线圈的延伸部则伸出到所述压铸腔外；

(3)、在所述压铸腔中加入所述粉料，并进行压铸处理，使所述粉料紧密填充于所述主体的内部、并紧密包覆于所述主体的外部；所述延伸部伸出到由所述粉料压制而成的导磁体的外部并形成该电感器的电极；

(4)、从所述压铸腔中取出所述电感器坯件，然后再进行烘烤处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，按以下步骤制备所述粉料：

(101)、根据要制造的电感器的电气特性，选取相应比例的高磁通合金磁粉、低磁通合金磁粉；

(102)、在这两种合金磁粉中加入绝缘剂及稀释剂以进行绝缘处理，其中将混合材料充分搅拌均匀，再置入烘烤炉中进行烘烤，使绝缘剂得以完全硬化并在合金磁粉表面形成一层绝缘膜；

(103)、在经过上述绝缘处理的混合材料中加入环氧树脂，充分搅拌使其成为泥糊状；

(104)、利用造粒机进行造粒处理，再用筛粉机过筛，以生成微细颗粒；

(105)、将通过造粒处理后的混合材料置入烘烤炉进行烘烤，并于烘烤完成后将润滑剂加入该其中，混合均匀，即可得到所述用于构成导磁体的粉料。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(101)中，所述两种合金磁粉均由羰基铁粉制成，其中高磁通合金磁粉的颗粒大小为7μm～9μm，低磁通合金磁粉的颗粒大小为3μm～5μm；

在所述步骤(102)中，所述绝缘剂为聚酯树脂，所述稀释剂为丙酮，烘烤时的温度为100℃～150℃，时间为90～120分钟；

在所述步骤(104)中，生成的微细颗粒大小范围在38μm～48μm之间；

在所述步骤(105)中，所述润滑剂为硬脂酸锌，烘烤时的为温度100～120℃，时间为30～40分钟。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，进行烘烤时的温度为100℃～120℃，时间为60～90分钟。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，在同一个压铸腔内装有至少两组独立绕制线圈的主体；经过所述步骤(3)、步骤(4)，制成具有至少四个电极的插件式滤波电感器。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，包括将线圈的两个延伸部由圆形压制成扁平状，得到具有扁平电极的线圈的步骤；所述步骤(4)中包括将所述电极被弯折至紧贴所述导磁体的底面，在电极上焊上电极端片的步骤。

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